【题目】近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储,过程如下:
(1)反应Ⅰ:2H2SO4(l)=2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) △H1=+551kJmol-1
反应Ⅲ:S(g)+O2(g)=SO2(g) △H3=-297kJmol-1
反应Ⅱ的热化学方程式:____________________。
(2)对反应Ⅱ,在某一投料比时,两种压强下,H2SO4在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如右图所示,p2______p1(填“>”或“<”),得出该结论的理由是__________。
(3)I-可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂,可能的催化过程如下,将ii补充完整
i.SO2+4I-+4H+=S↓+2I2+2H2O
ii.I2+2H2O+______=______+______+2I-
(4)探究i、ii反应速率与SO2歧化反应速率的关系,实验如下:分别将18 mLSO2饱和溶液加入到2mL下列试剂中,密闭放置观察现象,(已知:I2易溶解在KI溶液中)
序号 | A | B | C | D |
试剂组成 | 0.4molL-1 KI | amolL-1 KI 0.2molL-1H2SO4 | 0.2molL-1H2SO4 | 0.2molL-1 KI 0.0002 molI2 |
实验现象 | 溶液变黄,一段时间后出现浑浊 | 溶液变黄,出现浑浊较A快 | 无明显现象象 | 溶液由棕褐色很快褪色,变成黄色,出现浑浊较A快 |
① B是A的对比实验,则a=______。
②比较A、B、C,可得出的结论是______。
③实验表明,SO2的歧化反应速率D>A.结合i,ii反应速率解释原因:______。
【答案】3SO2(g)+2H2O (g)2H2SO4 (l)+S(s) ΔH2=254 kJ·mol1 > 反应Ⅱ是气体物质的量减小的反应,温度一定时,增大压强使反应正向移动,H2SO4 的物质的量增大体系总物质的量减小,H2SO4的物质的量分数增大 SO2 SO42 4H+ 0.4 I是SO2歧化反应的催化剂,H+单独存在时不具有催化作用,但H+可以加快歧化反应速率 反应ii比i快;D中由反应ii产生的H+使反应i加快
【解析】
(1)由题给示意图可知,反应Ⅱ为二氧化硫发生歧化反应生成硫酸和硫,反应的化学方程式为:3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s),由盖斯定律可知,反应Ⅲ—反应Ⅰ得反应Ⅱ,则△H2=△H3—△H1=(—297kJ·mol-1)—(+55 kJ·mol-1)=—352 kJ·mol-1,则热化学方程式为:3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s)△H=—352 kJ·mol-1,故答案为:3SO2(g)+2H2O (g)=2H2SO4 (l)+S(s) ΔH2=254 kJ·mol1;
(2)反应Ⅱ为气态物质化学计量数减少的反应,增大压强化学平衡正向移动,硫酸的质量分数增大,则p2大于p1,故答案为:>;反应Ⅱ是气体物质的量减小的反应,温度一定时,增大压强使反应正向移动,H2SO4 的物质的量增大体系总物质的量减小,H2SO4的物质的量分数增大;
(3)由题意可知,I—为反应的催化剂,则反应ⅱ的反应物为I2、SO2和水,生成物为氢碘酸和硫酸,反应的离子方程式为:I2+SO2+2 H2O=4H++2I—+ SO42—,故答案为:SO2;SO42 ;4H+;
(4)①A与B是探究H+浓度对反应速率的影响,因此A和B中KI溶液浓度必须相同,则a为0.4mol/L,故答案为:0.4mol/L;
②对比A、B、C的实验现象可知,酸性条件下,I—的催化能力加强,故答案为:I是SO2歧化反应的催化剂,H+单独存在时不具有催化作用,但H+可以加快歧化反应速率;
③由A、D实验现象对比可知,增大I2浓度,反应ⅱ的反应速率加快,H+浓度增大,加强了I—的催化能力,故答案为反应ii比i快;D中由反应ii产生的H+使反应i加快。
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【题目】某废催化剂含58.2%的SiO2、21.0%的ZnO、4.5%的ZnS和12.8%的CuS。某同学用15.0 g该废催化剂为原料,回收其中的锌和铜。采用的实验方案如下:
回答下列问题:
(1)在下列装置中,第一次浸出必须用____________,第二次浸出应选用____________。(填标号)
(2)第二次浸出时,向盛有滤液1的反应器中加入稀硫酸,后滴入过氧化氢溶液。若顺序相反,会造成___________。滤渣2的主要成分是____________________。
(3)浓缩硫酸锌、硫酸铜溶液使用的器皿名称是________________。
(4)某同学在实验完成之后,得到1.5gCuSO4﹒5H2O,则铜的回收率为__________________。
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【题目】NCl3既可用于漂白,又可用于柠檬等水果的熏蒸处理。已知:NCl3熔点为-40℃,沸点为70℃, 95℃以上易爆炸,有刺激性气味,在热水中易水解。实验室可用Cl2和NH4Cl溶液反应制取NCl3。某小组利用如图所示的装置制备NCl3,并探究NCl3的漂白性。
回答下列问题:
(1)仪器M中盛放的试剂为_________。
(2)各装置接口连接的顺序为__________(用小写字母表示)。
(3)当装置B的蒸馏烧瓶中出现较多油状液体后,关闭b处的活塞,应控制水浴加热的温度为_______,装置C的作用为_________。
(4)当装置D的锥形瓶内有较多黄色油状液体出现时,用干燥、洁净的玻璃棒蘸取该液体滴到干燥的红色石蕊试纸上,试纸不褪色;若取该液体滴入50~60℃的热水中,片刻后取该热水再滴到干燥的红色石蕊试纸上,则试纸先变蓝后褪色。结合化学方程式解释该现象:___________________。
(5)在pH=4时电解NH4Cl溶液也可以制得NCl3,然后利用空气流将产物带出电解槽。电解池中产生NCl3的电极为_______(填“阴极”或“阳极”),该电极的电极反应式为________。
(6)NCl3可与NaClO2溶液反应制取ClO2气体,同时产生一种无污染的气体,该反应的化学方程式为__________________。
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【题目】高炉炼铁中发生的基本反应之一如下:FeO(s) +CO(g)Fe(s)+CO2(g)(正反应是吸热反应),已知1100℃时K=0.263。
(1)温度升高,化学平衡移动后达到新的平衡,高炉内CO2和CO的体积比值________;平衡常数K值___________ (选填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)1100℃时测得高炉中c(CO2)=0.025mol·L﹣1、c(CO)=0.1mol·L﹣1,在这种情况下,该反应是否处于化学平衡状态_________ (选填“是”或“否”),此时,化学反应速率是v(正)_____ v(逆)(选填“大于”“小于”或“等于”),其原因是____________。
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【题目】某化学小组参观制碱厂后,绘制了该厂生产纯碱的工艺流程图如图。据图判断下列说法错误的是( )
A. 流程图Ⅰ是依次向粗盐水中加入Ca(OH)2和Na2CO3,二者加入的顺序可以颠倒
B. 流程Ⅰ后过滤得到的沉淀成分有Mg(OH)2和CaCO3
C. 通入NH3的主要作用是形成碱性溶液,有利于CO2的吸收
D. 碳酸氢钠首先从溶液中结晶析出的原因其溶解度较小
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【题目】某课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置如图。下列说法错误的是( )
A. 铜片表面有气泡生成,锌片上发生氧化反应
B. 如果将稀硫酸换成葡萄糖溶液,不能使LED灯发光
C. 装置中存在“化学能→电能→光能”的转换
D. 如果将铜片换成铁片,则锌片为正极
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【题目】富马酸(反式丁烯二酸)与Fe2+形成的配合物——富马酸铁又称“富血铁”,可用于治疗缺铁性贫血。以下是合成富马酸铁的一种工艺路线:
回答下列问题:
(1)A的化学名称为_____由A生成B的反应类型为_____。
(2)C的结构简式为_____。
(3)富马酸的结构简式为_____。
(4)检验富血铁中是否含有Fe3+的实验操作步骤是_____。
(5)富马酸为二元羧酸,1mol富马酸与足量饱和NaHCO3溶液反应可放出____L CO2(标况);富马酸的同分异构体中,同为二元羧酸的还有____________(写出结构简式)。
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【题目】液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小,无需气体存储装置等优点。一种以肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示。该电池用空气中的氧气作为氧化剂,KOH作为电解质。下列关于该燃料电池的叙述不正确的是
A. 电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极
B. 负极发生的电极反应式为N2H4+4OH--4e-===N2+4H2O
C. 该燃料电池的电极材料应采用多孔导电材料,以提高电极反应物质在电极表面的吸附量,并使它们与电解质溶液充分接触
D. 该燃料电池持续放电时,正极发生氧化反应,pH减小
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【题目】一定温度下,在密闭容器中发生如下反应:N2O4(g)2NO2(g) △H>0,反应达到平衡时,下列说法不正确的是 ( )
A. 若缩小容器的体积,则容器中气体的颜色先变深后又变浅,且比原平衡颜色深
B. 若压强不变,向容器中再加入一定量的N2O4,再次达到平衡时各种物质的百分含量不变
C. 若体积不变,向容器中再加入一定量的N2O4,平衡向逆反应方向移动,再次平衡时N2O4的转化率将降低
D. 若体积不变,升高温度,再次平衡时体系颜色加深
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